本文關(guān)鍵詞：鋼管混凝土墩柱CFRP抗爆加固研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：近年來,恐怖爆炸襲擊以及意外爆炸事件頻繁發(fā)生,不僅對社會造成了巨大的經(jīng)濟損失,而且造成了大量的人員傷亡。對橋梁結(jié)構(gòu)進行抗爆設(shè)計和研究顯得愈發(fā)重要,而橋梁受到爆炸沖擊作用而發(fā)生倒塌的關(guān)鍵原因在于墩柱的破壞,提高墩柱的抗爆能力能夠明顯提升橋梁結(jié)構(gòu)的整體安全水平。鋼管混凝土墩柱因其優(yōu)良性能在現(xiàn)代工程中廣泛應(yīng)用,對鋼管混凝土墩柱的抗爆加固進行研究有十分重要的理論意義和工程應(yīng)用價值。本文對CFRP加固鋼管混凝土墩柱的抗爆性能做了系統(tǒng)研究,主要內(nèi)容和成果如下：(1)粘貼CFRP加固能夠顯著增強鋼管混凝土墩柱的抗爆性能。采用流固耦合的方法分別建立了CFRP加固前后的圓鋼管混凝土墩柱計算模型,墩底墩頂完全固結(jié),爆炸比例距離為0.19m/kg1/3,考慮地面對沖擊波的反射作用,計算圓截面鋼管混凝土墩柱在爆炸荷載作用下的動力響應(yīng),對比分析了CFRP加固前后鋼管混凝土墩柱的塑性應(yīng)變云圖、鋼管Mises應(yīng)力、鋼管有效應(yīng)變、鋼管Z向應(yīng)力、鋼管Z向應(yīng)變、構(gòu)件最大位移以及殘余變形等爆炸效應(yīng)。(2)墩底無論是擴大基礎(chǔ)還是樁基礎(chǔ),墩頂固定支座的CFRP鋼管混凝土墩柱比墩底滑動支座的CFRP鋼管混凝土墩柱具有更好的抗爆性能。建立矩形截面CFRP鋼管混凝土墩柱模型,將墩頂支座鋼板局部區(qū)域簡化為剛性體,采用彈簧單元模擬橋梁上部結(jié)構(gòu)對墩柱頂部的約束限制,墩底全固結(jié)模擬墩底擴大基礎(chǔ)；以土彈簧模擬土體對樁的側(cè)向約束,從而模擬樁基礎(chǔ)。爆炸比例距離為0.63m/kg1/3,采用CONWEP方法計算爆炸荷載,分別在墩底擴大基礎(chǔ)和樁基礎(chǔ)兩種墩底約束工況下,對墩頂固定支座與滑動支座兩種墩頂約束狀態(tài)的CFRP鋼管混凝土墩柱進行了爆炸動力響應(yīng)對比分析。(3)與CFRP加固的擴大基礎(chǔ)鋼管混凝土墩柱相比,CFRP加固的樁基礎(chǔ)鋼管混凝土墩柱具有“以柔克剛”的抗爆特點,即變形增大、內(nèi)力減小。樁土相互作用使得墩柱變?nèi)?爆炸荷載作用下樁基礎(chǔ)墩柱的最大位移要大于擴大基礎(chǔ)墩柱的最大位移,樁基礎(chǔ)墩柱鋼管和CFRP的應(yīng)力、應(yīng)變等響應(yīng)均小于擴大基礎(chǔ)墩柱的相應(yīng)響應(yīng)。在橋梁墩柱抗爆設(shè)計中需要根據(jù)實際工程要求選擇合適的墩頂支座類型和墩底基礎(chǔ)類型。
【關(guān)鍵詞】：鋼管混凝土墩柱 爆炸作用 CFRP加固 墩頂約束 墩底約束
【學位授予單位】：山東建筑大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：U445.72
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第1章 緒論10-15
• 1.1 引言10
• 1.2 研究背景及意義10-11
• 1.3 研究現(xiàn)狀11-13
• 1.4 主要研究內(nèi)容13-15
• 第2章 橋梁爆炸效應(yīng)數(shù)值模擬方法15-30
• 2.1 爆炸及爆炸沖擊波15-17
• 2.1.1 爆炸15
• 2.1.2 爆炸沖擊波15-17
• 2.2 爆炸荷載的模擬17-18
• 2.3 爆炸荷載的施加18-19
• 2.4 阻尼19-21
• 2.5 求解中的關(guān)鍵設(shè)置21-22
• 2.6 單元類型22-23
• 2.7 材料參數(shù)及狀態(tài)方程23-29
• 2.7.1 鋼管材料23-25
• 2.7.2 混凝土材料25-27
• 2.7.3 樁和CFRP材料27
• 2.7.4 炸藥材料27-28
• 2.7.5 空氣材料28-29
• 2.7.6 剛性體材料29
• 2.8 本章小結(jié)29-30
• 第3章 CFRP對鋼管混凝土墩柱的加固效果30-42
• 3.1 概述30-31
• 3.1.1 鋼管混凝土理論30
• 3.1.2 CFRP復(fù)合材料30
• 3.1.3 CFRP鋼管混凝土工作機理及參數(shù)30-31
• 3.2 有限元計算模型31-33
• 3.3 空氣壓力時程曲線33-34
• 3.4 數(shù)值模擬結(jié)果及分析34-41
• 3.4.1 CFRP加固前的鋼管混凝土墩柱34-36
• 3.4.2 CFRP加后前的鋼管混凝土墩柱36-40
• 3.4.3 對比分析40-41
• 3.5 本章小結(jié)41-42
• 第4章 墩頂約束對鋼管混凝土墩柱CFRP抗爆加固的影響42-56
• 4.1 概述42-43
• 4.1.1 墩梁約束條件42
• 4.1.2 結(jié)構(gòu)自重及上部荷載42-43
• 4.2 墩頂不同約束下的方墩柱有限元模型43-45
• 4.2.1 墩頂雙向滑動支座有限元模型43
• 4.2.2 CFRP加固后的鋼管混凝土墩柱有限元模型43-44
• 4.2.3 墩頂固定支座有限元模型44
• 4.2.4 有限元模型動力特性分析44-45
• 4.3 數(shù)值模擬結(jié)果及分析45-55
• 4.3.1 墩頂雙向滑動支座模型計算結(jié)果45-47
• 4.3.2 CFRP加固后方鋼管混凝土墩柱47-50
• 4.3.3 墩頂固定支座有限元模型50-53
• 4.3.4 對比分析53-55
• 4.4 本章小結(jié)55-56
• 第5章 墩底約束對鋼管混凝土墩柱CFRP抗爆加固的影響56-70
• 5.1 概述56-58
• 5.1.1 墩底基礎(chǔ)類型56
• 5.1.2 彈簧剛度的確定方法56-58
• 5.2 樁土作用有限元模型58-60
• 5.2.1 墩底樁基礎(chǔ)、墩頂滑動支座有限元模型58-59
• 5.2.2 墩頂固定支座的樁土作用有限元模型59-60
• 5.2.3 有限元模型動力特性分析60
• 5.3 數(shù)值模擬結(jié)果及分析60-68
• 5.3.1 墩頂滑動支座、墩底樁土有限元模型60-63
• 5.3.2 墩頂固定支座、墩底樁土有限元模型63-66
• 5.3.3 對比分析66-68
• 5.4 本章小結(jié)68-70
• 第6章 結(jié)論與展望70-72
• 6.1 結(jié)論70-71
• 6.2 展望71-72
• 參考文獻72-75
• 致謝75-76
• 攻讀碩士學位期間論文發(fā)表及科研情況76

【參考文獻】

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本文編號：421675